DE602006000844T2

DE602006000844T2 - Ladevorrichtung für eine Werkzeugmaschine oder eine Arbeitsanlage und Arbeitsanlage mit einer solchen Ladevorrichtung

Info

Publication number: DE602006000844T2
Application number: DE602006000844T
Authority: DE
Inventors: Alberto Ruggieri
Original assignee: Paolino Bacci SRL
Current assignee: Paolino Bacci SRL
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2026-05-03
Also published as: DE602006000844D1; EP1719576B1; ITFI20050085A1; ATE390982T1; EP1719576A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an Ladevorrichtungen für Werkzeugmaschinen oder Arbeitsanlagen, insbesondere wenn auch nicht ausschließlich zugewiesen für die Bearbeitung von langen Werkstücken, wie beispielsweise Teilen von Holzstühlen oder dergleichen.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet der Holzbearbeitungszentren oder Werkzeugmaschinen sind verschiedene Formen in Abhängigkeit von der Art der zu bearbeitenden Werkstücke und der auf diesen durchzuführenden Arbeitsvorgänge entwickelt worden. Diese Arbeitsanlagen oder Werkzeugmaschinen sind mit Ladevorrichtungen versehen, die auf verschiedene Weisen gestaltet sind, um die Werkstücke automatisch zu laden.
Die EP-A-1055485 beschreibt eine Werkzeugmaschine oder eine Arbeitsanlage für die Bearbeitung von langen symmetrischen Elementen oder Bauteilen in Verbindung mit besonders schnellen Bearbeitungszyklen. Diese Arbeitanlage hat auch eine Doppelladevorrichtung, um Werkstückpaare parallel an zwei einander gegenüberliegenden Werkstück tragenden Querschlitten anzuordnen.
Die EP-A-1.479.477 offenbart eine Werkzeugmaschine mit einem Magazin für die zu bearbeitenden Werkstücke, d. h. bearbeiteten Werkstücke und eine bewegbare Blockiereinrichtung, die die Werkstücke aus dem Magazin aufnimmt und diese auf einen Wagen transferiert. Der Wagen ist mit eigenen Blockiervorrichtungen versehen, die so gestaltet sind, dass sie die Werkstücke sperren und diese in den Arbeitsbereich transferieren. Nach der Bearbeitung werden die bearbeiteten Werkstücke wiederum durch diesen Wagen vor den bewegbaren Blockiermitteln transferiert. Letztgenanntere entfernen die bearbeiteten (d. h. bearbeiteten) Werkstücke aus dem Wagen und transferieren diese auf einen Hebetisch, der unterhalb des Magazins angeordnet ist.
Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine automatische oder halbautomatische Ladevorrichtung zu schaffen, die insbesondere für das Laden von langen Werkstücken, wie beispielsweise Stuhlteilen, auf eine Arbeitsanlage geeignet ist. Das Ziel einer verbesserten Ausführungsform der Erfindung ist es, eine Ladevorrichtung zu schaffen, die Werkstücke auf denselben Blockierelementen unter Verwendung unterschiedlicher Referenzflächen für verschiedene Werkstücke laden und korrekt symmetrisch positionieren kann.
Im Wesentlichen ist gemäß der Erfindung eine Ladevorrichtung ins Auge gefasst, um lange Werkstücke in eine Arbeitsanlage oder eine Werkzeugmaschine zu laden, die in Kombination aufweist: ein Magazin für die zu bearbeitenden Werkstücke; einen Träger unterhalb des Magazins zur Aufnahme von einzelnen zu bearbeitenden Werkstücken aus dem Magazin; Feststellmittel zum Feststellen der zu bearbeitenden Werkstücke, wobei die Feststellmittel in Relation zu dem Magazin bewegbar sind, um sich an dieses anzunähern und die Werkstücke herauszunehmen und von diesem weg zu bewegen und die Werkstücke in einen Arbeitsbereich zu transferieren; eine Entladevorrichtung zum Entfernen der Werkstücke aus den Feststellmitteln und Transferieren derselben in einen Bereich, aus welchem die bearbeiteten Werkstücke entfernt werden.
Wie aus der Beschreibung eines Beispiels der Ausführungsform klar zu ersehen ist, ermöglicht die so konzipierte Ladevorrichtung mit einer begrenzten Anzahl von Bauteilen ein automatisches Laden von zu bearbeitenden Werkstücken und Entladen der bearbeiteten Werkstücke. Ein Teil der Bauelemente, die an dem Herausnehmen der zu bearbeitenden Werkstücke und Entladen der bearbeiteten Werkstücke teilhaben, werden auch dazu verwendet, Werkstücke zum Arbeitsbereich zu transferieren und das zu bearbeitende Werkstück gemäß numerischen Steuerachsen zu handhaben.
Der Träger für die einzelnen Werkstücke, der unterhalb des Magazins angeordnet ist, kann beispielsweise in Form von einem oder mehreren Stäben oder Fächern möglicherweise mittels Kolben-Zylinder-Betätigungselementen oder ähnlichen Mitteln vertikal bewegbar sein. Dieser Träger kann jedoch auch auf andere Weise gestaltet und hergestellt sein. Beispielsweise kann eine Anlagefläche vorgesehen sein, an welche das Werkstück durch einen Stößel, eine Positionsmarke anliegend gehalten wird, die durch ein Kolben-Zylinder-Betätigungselement oder irgendeine andere Art oder irgendein anderes System angetrieben ist, der eine Warteposition des einzelnen Werkstücks vor dem Einsetzen in die Feststellmittel definiert.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung stellt für das Werkstück Feststellmittel bereit, die entlang einer numerischen Translationssteuerachse bewegbar sind. Diese numerische Steuerachse ist vorteilhafterweise auch eine der numerischen Steuerachsen der Werkzeugmaschine oder des Arbeitsplatzes, mit dem die Ladevorrichtung kombiniert ist.
In einer möglichen und vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Feststellmittel für die Werkstücke durch einen Querschlitten ausgeführt, der entlang wenigstens einer numerischen Steuerachse und vorzugsweise entlang von zwei numerischen Steuerachsen bewegbar ist, beispielsweise zwei horizontalen Steuerachsen, vorzugsweise rechtwinklig zueinander, die vorteilhafterweise auch zwei der numerischen Steuerachsen der Werkzeugmaschine oder des Arbeitsplatzes repräsentieren, mit dem die Ladevorrichtung kombiniert ist.
Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung begrenzen vorteilhafterweise die Feststellmittel eine Feststellposition des Werkstücks, die relativ zu dem Querschlitten angehoben ist, um die Kollision der Werkzeuge eines Aufspannkopfs mit dem Querschlitten zu vermeiden.
Die Bewegung entlang von zwei numerischen Steuerachsen des Querschlittens, auf welchem die Werkstückfeststellmittel platziert sind, wird beispielsweise mit einer Konstruktion erhalten, bei der der Querschlitten auf einem Wagen gehalten ist, der entlang einer numerischen Steuerachse bewegbar ist, während der Querschlitten auf dem Wagen entlang einer weiteren numerischen Steuerachse bewegbar ist, wobei die zwei numerischen Steuerachsen horizontal und vorzugsweise rechtwinklig zueinander liegen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform hat die Entladevorrichtung horizontal bewegbare Stangen, die Auflageflächen zugeordnet sind, auf welche die Stangen in einer ordentlichen Weise die bearbeiteten Werkstücke ablegen, die aus der Werkzeugmaschine oder dem Arbeitsplatz entladen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der Träger für die Werkstücke, auf welchem einzelne Werkstücke aus dem Magazin abgelegt werden (um dann durch die Werkstückfeststellelemente ergriffen zu werden) in einer größeren Höhe als die Entladebahn der Werkstücke angeordnet, die durch die Entladevorrichtung ausgeübt wird. Vorteilhafterweise können die Feststellmittel eine Feststell- und Werk stückbearbeitungshöhe oberhalb der Höhe der Bahn der Entladevorrichtung definieren.
Vorteilhafterweise ist die Höhe und der Abstand der Feststellmittel einstellbar. Zweckmäßigerweise können diese Mittel untere, vertikal bewegbare Stößel aufweisen, die mit oberen Leisten zusammenwirken. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind untere Stößel angeordnet und so gesteuert, dass sie das bearbeitete Werkstück auf die Entladevorrichtung absenken und auf dieser ablegen, wenn die Entladevorrichtung in einer ausgefahrenen Position für die Aufnahme der bearbeiteten Werkstücke ist. Auf diese Weise tragen die Feststellmittel zum Entladen der bearbeiteten Werkstücke bei.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Feststellmittel eine Anzahl von horizontal einstellbaren Feststellelementen, d. h. mit einem variablen reziproken Abstand. Diese unabhängige Einstellung für jedes einzelne Feststellelement zusätzlich zur vertikalen Einstellung ermöglicht es, dass die Ladevorrichtung auf die geeignetste Art und Weise für die Form der Werkstücke ausgerüstet ist. In der Praxis kann jedes Feststellelement einen Pfosten aufweisen, dem eine obere Leiste und ein unterer Stößel zugeordnet sind. Vorteilhafterweise kann jedes Feststellelement autonom und unabhängig von den anderen Feststellelementen in einer vertikalen Richtung eingestellt werden. Beispielsweise kann der Pfosten jedes Feststellelements vertikal eingestellt werden, um die entsprechende obere Leiste in eine gewünschte Höhe zu bringen. Dies ermöglicht es, dass das Werkstück so festgestellt wird, dass es in einer relativ hohen Position relativ zu dem das Werkstück tragenden Querschlitten gehalten wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist den Feststellmitteln unabhängig von den Feststellmitteln wenigstens eine Referenz- oder Anlagefläche zugeordnet, die auf solche Weise hergestellt und angeordnet ist, dass das festzustellende Werkstück auf diese Fläche mit seiner eigenen Flä che bezogen ist, auf die sich die Bearbeitungsvorgänge, die an dem Werkstück durchgeführt werden sollen, beziehen. Die Referenz- oder Anlagefläche ist so angeordnet, dass die Fläche des Werkstücks, an welcher die genannten Bearbeitungsvorgänge durchzuführen sind, nach der Feststellung für die Bearbeitung vollständig frei bleibt. Dies kann beispielsweise erzielt werden, indem eine Referenz- oder Anlagefläche enthalten ist, die nicht an der Feststellung der Werkstücke teilhat und nicht Teil der Feststellelemente ist und gegen welche das zu bearbeitende Werkstück gedrückt und positioniert werden kann, bevor es durch die Feststellmittel festgestellt wird. Die Bearbeitung erfolgt, indem das Werkstück von der Referenz- oder Anlagefläche räumlich entfernt ist.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung auch einen Arbeitsplatz oder eine Werkzeugmaschine, die aufweist: wenigstens einen Aufspannkopf; einen Träger für zu bearbeitende Werkstücke, wobei der Träger und der Aufspannkopf zueinander in einer Anzahl von numerischen Steuerachsen bewegbar sind; und eine Entladevorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den anhängenden Patentansprüchen angegeben und werden im Einzelnen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung der Zeichnungen, die eine praktische, jedoch nicht beschränkende Ausführungsform der Erfindung zeigen, besser verständlich. Im Einzelnen zeigen in den Zeichnungen:
1 eine Vorderansicht der Arbeitsanlage gemäß der Erfindung;
2 eine Seitenansicht gemäß II-II in 1;
3 eine Draufsicht gemäß III-III in 1;
4A und 4B zwei symmetrische Stuhlbeine, die in der Arbeitsanlage gemäß der Erfindung bearbeitet werden können;
5 eine Draufsicht auf eine Werkstückladevorrichtung für die Arbeitsanlage gemäß 1 bis 3;
6 eine Seitenansicht gemäß VI-VI in 5;
7 eine Draufsicht ähnlich wie 5 mit einer unterschiedlichen Anordnung der Ladevorrichtungen;
8 eine Seitenansicht gemäß VIII-VIII in 7;
9 eine Entladesequenz eines bearbeiteten Werkstücks und Laden eines zu bearbeitenden Werkstücks;
10 und 11 erläuternde Sequenzen der Referenzverfahren eines Werkstücks mit Bezug auf die Oberflächen der Feststellmittel in zwei unterschiedlichen Situationen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1 bis 3 zeigen eine Arbeitsanlage, an welcher die vorliegende Erfindung angewandt ist. Im Kontext dieser Beschreibung und der anhängenden Patentansprüche ist der Begriff Arbeitsanlage auch so zu verstehen, dass er Werkzeugmaschinen umfasst und allgemein eine Gruppe von Elementen und zusammengebauten Teilen umfasst, die die Funktion haben, ein Werkstück und eines oder mehrere Werkzeuge entlang von numerischen Steuerachsen in Relation zueinander hin und her zu bewegen, um mit den Werk zeugen an den Werkstücken mehrere Spanentfernungsvorgänge durchzuführen.
Die Arbeitsanlage ist allgemein mit 1 bezeichnet, hat eine horizontale Basis 3 mit einem vertikalen Pfosten 5. Der vertikale Pfosten 5 hat vertikale Gleitschienen 7 für die Bewegung eines Schlittens 9, der einen Aufspannkopf 11 trägt. Bei dieser Ausführungsform hat der Aufspannkopf 11 eine Doppelspindel mit zwei Werkzeugen 13A und 13B. Es ist auch zu ersehen, dass der Kopf eine unterschiedliche Form haben kann, beispielsweise kann er ein kreuzförmiger Kopf mit vier Spindeln oder vier unterschiedlichen Werkzeugen sein, wobei die Achsen der Spindeln einander schneiden oder nebeneinander liegen. Diese Lösung ist in der 2 als gestrichelte Linie dargestellt, in der eine Seitenansicht eines Kopfs mit vier Werkzeugen im Winkel von 90° und mit entsprechenden Spindeln gezeigt ist. Andere Formen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Werkzeugen sind ebenfalls denkbar. Die Spindeln können vorteilhafterweise elektrische Einfach- oder Doppelspindeln sein. Die Arbeitsanlage kann mit einem oder mehreren Magazinen mit austauschbaren Werkzeugen, die nicht gezeigt und bekannt sind, ausgerüstet sein.
Die Bewegung entlang der Gleitschienen 7 des Schlittens 9, der den Aufspannkopf 11 trägt, ist eine numerisch gesteuerte Bewegung entlang einer ersten vertikalen Translationsachse, die mit Z bezeichnet ist. Der Aufspannkopf 11 ist ein sogenannter Bi-Rotationskopf, der mit einer Doppelbewegung von Oszillation oder Rotation um zwei entsprechende numerische Steuer-Oszillations- oder -Rotationsachsen ausgerüstet ist. In der Zeichnung ist die erste numerische Steuerrotationsachse mit C bezeichnet. Es ist eine vertikale Rotations- oder Oszillationsachse, die parallel zu der numerisch gesteuerten Translationsachse Z liegt. A bezeichnet die zweite numerisch gesteuerte Oszillations- oder Rotationsachse des Aufspannkopfs 11. Die Achse A liegt rechtwinklig zur Zweispindelachse des Kopfs 11.
Auf der Basis 3 ist für die Bewegung eines Wagens 19 eine Gleitschiene 17 vorgesehen. Der Wagen 19 hat eine Schiene 21 für die Translationsbewegung entlang des Wagens 19 eines ein Werkstück tragenden Querschlittens 23.
Der Querschlitten 23 bewegt sich entlang einer zweiten horizontalen numerischen Translationssteuerachse X entlang der Schiene 21, die einstückig mit dem Wagen 19 ist. Der Letztgenannte bewegt sich entlang der Schiene 17 gemäß einer dritten numerisch gesteuerten Translationsachse Y horizontal und rechtwinklig zur Achse X. Insgesamt ist die Arbeitsanlage daher eine Maschine mit fünf numerisch gesteuerten Achsen, drei Translationsachsen (X, Y, Z) und zwei Oszillationsachsen (A, C). Die Werkzeuge bewegen sich entlang den Achsen A, C, Z und die Werkstücke entlang den Achsen X und Y.
Auf dem Querschlitten 23 sind Mittel zum Feststellen des Werkstücks P montiert. Vorteilhafterweise haben die Feststellmittel gemäß dem dargestellten Beispiel der Realisierung zwei oder vorzugsweise (wie in der Zeichnung) drei unterschiedliche Feststellelemente 25, die im Wesentlichen einander gleich sind.
Jedes Feststellelement 25 ist wie ein Pfosten geformt und bildet an der dem feststehenden Pfosten 5 zugewandten Seite des Querschlittens 23 (2) einen Überhang. Die drei Feststellelemente 25 sind gemäß dem Doppelpfeil f25 (1 und 3) in einer Richtung parallel zur zweiten Translationsachse X einstellbar. Zweckmäßigerweise sind in dem gezeigten Beispiel die Feststellelemente auch in einer vertikalen Richtung gemäß dem Doppelpfeil f26 (1 und 2) einstellbar. Diese Doppelregulierung oder Einstellung der Feststellelemente ermöglicht es, dass diese zur Anpassung an die Form des Werkstücks Po an den geeignetsten Positionen anzuordnen sind.
In den schematischen Beispielen der 1 bis 3 ist das Werkstück P das hintere Bein eines Stuhls, das heißt ein Element des Stuhls, das auch einen Stützpfosten der Rückenlehne bildet. Das Werkstück P liegt auf einer im Wesentlichen vertikalen Ebene parallel zur numerischen Steuerachse X und wird an seinen Enden durch zwei Feststellelemente 25 und an einer mittleren Position durch das dritte Feststellelement 25 gehalten. Dieses dritte mittlere Feststellelement ist nützlichen, wenn zu bearbeitende Werkstücke P besonders lang sind, wie dies bei dem gezeigten Beispiel der Fall ist. Die Möglichkeit der Verwendung von nur zwei Feststellelementen oder mehr als drei Feststellelementen 25 in Abhängigkeit von der Form des Werkstücks ist ebenfalls möglich. Dieselbe Maschine kann mit einer variablen Anzahl von Feststellelementen 25 in Übereinstimmung mit den durchzuführenden Arbeitsvorgängen ausgerüstet sein.
Wie aus den Zeichnungen der 1 bis 3 klar zu ersehen ist, kann das Werkstück P durch die Werkzeuge des Aufspannkopfs 11 an allen Seiten mit Ausnahme der unteren bearbeitet werden. 2 zeigt eine volle Ansicht der Ladeposition des Werkstücks und der Position, in welche sich der Wagen 19 bewegt, um zu bewirken, dass die Werkzeuge des Aufspannkopfs 11 die Stirnseite des Werkstücks P gegenüber dem vertikalen Pfosten 5 bearbeiten, wie dies durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Durch translatorisches Bewegen des Querschlittens 23 in die in der 1 gezeigte Position kann das rechte Ende (in der Zeichnung) des Werkstücks P bearbeitet werden. Den Querschlitten 23 stattdessen in die zu der in der 1 gezeigten Position symmetrische Position translatorisch zu bewegen, ermöglicht die Bearbeitung des anderen Endes desselben Werkstücks.
Durch diese Konfiguration ist es möglich, Werkstücke mit der in den 4A und 4B dargestellten Form zu bearbeiten. 4A zeigt das hintere linke Bein eines Stuhls, von der Seite des Stuhls her gesehen, und den entsprechenden Schnitt gemäß A-A, während 4B das entsprechende rechte Bein von außen gesehen, zusätzlich zu dem Querschnitt durch das Bein gemäß B-B zeigt.
Wie aus diesen Darstellungen zu ersehen ist, müssen beide Beine an mehreren Seiten bearbeitet werden. Das linke Bein der 4A hat an einem Ende einen Zapfen T und an dem gegenüberliegenden Ende ein Zapfenloch M. Der Zapfen T kann für die Befestigung des oberen Querelements der Rückenlehne des Stuhls verwendet werden, während das Zapfenloch M für die Befestigung eines Fußes des Stuhls verwendet werden kann. In der Nähe des Zapfens T ist auch eine Nut F vorgesehen, um die Rückenlehne zu befestigen, während im mittleren Bereich des Stuhls weitere Hohlräume oder Aussparungen M1, M2 und M3 vorgesehen sind, um die Querverbindungsbauteile der Stuhlbeine und der Sitzhalterung zu befestigen. Diese bearbeiteten Elemente sind an den beiden Beinen in symmetrischer Art und Weise angeordnet und sind in den zwei 4A und 4B mit den gleichen Bezugsziffern angegeben.
Die besondere Gestaltung der beschriebenen Arbeitsanlage macht es möglich, dass alle Seiten des Werkstücks, egal ob dies ein linkes Bein oder ein rechtes Bein ist, erreicht werden können, an denen eine Arbeit durchgeführt werden muss, um die Zapfen, Zapfenlöcher und Nuten wie beschrieben, auszuführen. Die zwei Werkstücke der 4A und 4B sind auf dem Querschlitten 23 durch die Feststellelemente 25 montiert und festgestellt, ohne dass die Anordnung dieser Elemente 25 geändert werden muss.
Dies wird dank der Tatsache erzielt, dass mit den Bewegungen entlang von X, Y, Z, A, C die Werkzeuge des Aufspannkopfs 11 alle Seiten des Werkstücks (mit Ausnahme der unteren Seite) bearbeiten können.
3 zeigt, wie die Gestaltung der Arbeitsanlage 1 die Anordnung der Ladevorrichtung der zu bearbeitenden Werkstücke und der Entladevorrichtung der Werkstücke in vier unterschiedlichen Positionen erlaubt, zwei für jede Seite der Basis 3 und genauer nahe an und seitlich zu dem Pfosten 5 und in einem Abstand zum Pfosten 5 nahe dem distalen Ende der Basis 3. Da der Pfosten 5 festliegt, kann der Arbeitsbereich des Aufspannkopfs 11 leicht innerhalb einer Schutzeinrichtung 27 umschlossen sein, die das Volumen definiert, welches durch die Werkzeuge des Aufspannkopfs 11 erreicht werden kann, wobei an der Seite der Basis 3 ein Raum freigelassen wird, um die Lade- und Entladevorgänge einfach durch eine translatorische Bewegung des Querschlittens 23 in Richtung auf das eine oder andere Ende des Wagens 19 hin durchzuführen.
Dies ermöglicht es, dass für dieselbe Arbeitsanlage unterschiedliche Ladevorrichtungen verwendet werden können, die auch in einer festen Position angeordnet und gehalten werden können, obwohl sie alternativ entsprechend den zu bearbeitenden Werkstücken verwendet werden und/oder entsprechend der Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke. Beispielsweise können zwei verschiedene Ladevorrichtungen verwendet werden, um die rechten und linken Elemente des Stuhls zu laden. Oder es kann eine automatische Ladevorrichtung an einer der Lade- oder Entladepositionen vorhanden sein, um Werkstücke in Serie zu bearbeiten und an einer anderen Position kann eine manuelle oder halbautomatische Ladevorrichtung vorgesehen sein, um einzelne Werkstücke oder kleine Serien zu bearbeiten.
Die 6 bis 11 zeigen mögliche Formen der Ladevorrichtung, die besonders geeignet ist, um die zu bearbeitenden Werkstücke in die Werkzeugmaschine oder die Arbeitsanlage 1 zu transportieren, wie sie bisher beschrieben ist. Es ist jedoch zu ersehen, dass dieselbe Ladevorrichtung für Arbeitsanlagen verwendet werden könnte, die sich von der gezeigten unterscheiden und dass die Arbeitsanlage 1 mit einer anderen Ladevorrichtung als die ab der 6 aufwärts dargestellte versehen sein kann.
Mit Bezug auf die 5 und 6, in denen Elemente der Arbeitsanlage hauptsächlich durch gestrichelte Linien dargestellt sind, ist die Ladevorrichtung mit 31 bezeichnet, hat ein Magazin 33, in welchem zu bearbeitende Werkstücke P gestapelt sind. Die Werkstücke fallen durch die Erdanziehung in das untere Ende des Magazins 33. Hier transferieren geeignete Vereinzelungselemente, die bekannt und nicht gezeigt sind, jeweils ein Werkstück P zu einem Paar Träger 35, die vertikal beweglich sind und durch ein Kolben-Zylinder-Betätigungselement 37 gesteuert werden. Die Träger 35 nehmen ein einzelnes zu bearbeitendes Werkstück P vom unteren Ende des Magazins 33 und bringen dieses auf die korrekte Höhe, um dort durch die Feststellelemente 25 festgestellt zu werden.
Da die Werkstücke nicht geradlinig sein können (wie beispielsweise im Fall der Stuhlbeine gemäß 4A und 4B), erreichen die den beiden Enden des Magazins 33 zugeordneten Träger 35 üblicherweise unterschiedliche Höhen, die den Höhen entsprechen, auf welchen die Feststellelemente 25 der Enden festgestellt werden. Die Träger 35 können sich bezüglich der Anzahl gemäß der Art der Werkstücke oder der Art der Ladevorrichtung unterscheiden.
Unter dem Magazin 33 sind Entladevorrichtungen 39 angeordnet und führen eine alternierende Bewegung gemäß dem Doppelpfeil f39 aus, um die einzelnen zu bearbeitenden Werkstücke von den Feststellelementen 25 aufzunehmen und diese auf Auflager 41 zu übertragen, die die Entladeflächen definieren, wo die bearbeiteten Werkstücke (in der 6 mit P1 bezeichnet) aufgereiht und durch die Bedienungsperson der auf andere Weise entfernt werden. Bei dem gezeigten Beispiel werden die Auflager 41 auch als Gleitschienen und Aufnahme für die Entladevorrichtungen 39 verwendet, die gemäß dem Doppelpfeil f39 durch bekannte Mittel bewegt werden, beispielsweise ein Kolben-Zylinder-Betätigungselement, einen Stift und Zahnstangenmechanismus oder ähnliches.
In dem in der 5 gezeigten Beispiel sind zwei Ladevorrichtungen 31 vorhanden und symmetrisch zur Basis 3 der Arbeitsanlage 1 in einem Abstand zum Pfosten 5 angeordnet. Dies ist eine der möglichen Anordnungen, wobei zu ersehen ist, dass gemäß den Bedürfnissen des Benutzers der Arbeitsanlage diese auch so sein könnten, dass eine einzelne Ladevorrichtung 31 verwendet wird. 7 und 8 zeigen (noch in der Draufsicht und der Seitenansicht) eine andere Anordnung derselben Ladevorrichtung 31 wiederum in Doppelkonfiguration an den beiden Seiten des Pfostens 3. Diese Anordnung kann alternativ zu der gemäß den 5 und 6 sein oder mit dieser kombiniert werden, wenn mehr als zwei Ladevorrichtungen mit der Arbeitsanlage 1 kombiniert werden sollen. Es ist auch möglich, zwei Ladevorrichtungen an derselben Arbeitsanlage an derselben Seite der Basis 3 anzuordnen, eine in einer der zwei in der 5 angegebenen Position und die andere in einer der in der 7 angegebenen zwei Positionen.
In den 7, 8 bzw. 5, 6 bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder äquivalente Teile.
In der Sequenz der 9A, 9B und 9C ist im Einzelnen der Entladezykius des bearbeiteten Werkstücks P1 und des Ladens mit einem zu bearbeitenden Werkstück P gezeigt. Ein zu bearbeitendes Werkstück P wird vom Magazin 33 auf Träger 35 entladen, die auf die Höhe der Feststellelemente 25 abgesenkt werden. Das bearbeitete Werkstück P1 wird durch die Abwärtsbewegung der unteren Stößel 25A der Feststellelemente 25 auf eine Höhe entsprechend derjenigen der Entladevorrichtungen 39 abgesenkt. Diese haben zuvor die in der 9A dargestellte Position eingenommen und der Wagen 19 ist in einem Abstand zu den Stützen oder Auflagern 41 positioniert, um zu ermöglichen, dass die Entladevorrichtungen 39 unterhalb des bearbeiteten Werkstücks P1 positioniert werden können.
Die Höhe des bearbeiteten Werkstücks P1 ist geringer als die Höhe der Stäbe 35, sodass mit einer Bewegung gemäß dem Pfeil f39 (9B) die Entladevorrichtungen 39 das bearbeitete Werkstück P1 auf die Stützen 41 translatorisch bewegen können, wobei diese unter den Stäben 35 passieren können, wobei diese das Werkstück P tragen, das in dem nächsten Zyklus be arbeitet werden soll. Darauf folgend bewegt sich der Wagen 19 translatorisch gemäß dem Pfeil f19 in die Richtung der numerischen Steuerachse Y, um die Feststellelemente 25 unter das Magazin 33 zu bringen, sodass die festliegenden oberen Leisten 25B der Feststellelemente 25 oberhalb des zu bearbeitenden Werkstücks, das von den Stäben 35 getragen wird, platziert werden. Die nächste Anhebebewegung der unteren Stößel 25A (gesteuert durch ein nicht gezeigtes Kolben-Zylinder-Betätigungselement oder irgendein anderes Betätigungselement) heben das zu bearbeitende Werkstück P, stellen dieses zwischen den unteren Stößeln 25A und den oberen Leisten 25B fest. Letztere können in ihrer Höhe wie vorstehend angegeben eingestellt sein, sodass das zu bearbeitende Werkstück P in einer Feststellposition die gewünschte Position einnimmt, um die darauf folgende Bearbeitung der Seiten des Werkstücks durchführen zu können.
Aus dem bisher Beschriebenen ist es klar, dass die Ladevorrichtung 31 es möglich macht, die zu bearbeitenden Werkstücke zu laden und die bearbeiteten Werkstücke zu entladen, wobei die Bewegung des Öffnens der Feststellelemente 25 und der Translation entlang der numerischen Steuerachse Y des Wagens 19 ausgenutzt werden. Wenn die zwei Ladevorrichtungen wie in der 5 oder 7 gezeigt, angeordnet sind, erlaubt die Translationsbewegung des Querschlittens 23 gemäß der X-Achse auch, dass die Feststellelemente 25 auf dieselbe Höhe der einen oder anderen der zwei Ladevorrichtungen gebracht werden und daher beispielsweise zwei symmetrische Werkstücke aus der einen oder anderen der zwei Ladevorrichtungen 31 aufnehmen, die an den zwei Seiten der Basis 3 platziert sind.
Vorstehend wurde beschrieben, wie die Maschine oder die Arbeitsanlage 1 symmetrische Werkstücke wie beispielsweise rechte und linke Stuhlbeine (4A, 4B) bearbeitet, ohne dass Einstellungen der Feststellelemente 25 erforderlich sind. Die symmetrischen Werkstücke können auf den Feststellelemente 25 ohne Ändern der Position derselben festgestellt werden. Ungeachtet dessen müssen die rechten und linken Werkstücke mit Bezug auf die Leistenoberflächen oder Referenzoberflächen positioniert werden, die für diese beiden Fälle unterschiedlich sind. Im Einzelnen sind die Flächen des Werkstücks, entsprechend welchen das Werkstück selbst auf den Referenzflächen der Feststellvorrichtung aufliegt, üblicherweise die Flächen, auf welchen die spanabhebende Bearbeitung durchzuführen ist.
Mit dem Ziel der Verwendung derselben Feststellwerkzeuge zum Feststellen beispielsweise der rechten und linken Werkstücke eines Stuhls, jedes Mal mit Bezug auf die korrekte Referenzfläche, werden die im Einzelnen in den 10 und 11 gezeigten Mechanismen verwendet und sind der größeren Klarheit der Zeichnung halber aus den übrigen Darstellungen weggelassen worden.
Tatsächlich muss mit Bezug beispielsweise auf 4A und 4B das Werkstück der 4A (linkes Stuhlbein) auf den Feststellelementen 25 unter Verwendung der Referenzflächen wie sie durch die Pfeile 1S (vertikale Fläche) und 2S (horizontale Fläche) angezeigt sind, festgestellt werden. Das linke Bein (4B) andererseits muss auf die Flächen 1D (vertikal) und 2D (horizontal) bezogen sein. Wie aus der vorstehenden Beschreibung offenkundig ist, werden die Flächen 2S und 2D durch die Anhebestößel 25A zum Anschlag an dieselben Referenzflächen gebracht, die durch die Unterseite der feststehenden Leisten 25B definiert sind. Daher erfordern diese Referenzflächen 2S und 2D keine unterschiedliche Einstellung für die zwei symmetrischen Werkstücke der 4A und 4B.
Andererseits müssen die vertikalen Referenzflächen 1S und 1D auf Verifizierungs- oder Referenzflächen der Maschine aufliegen, die sich in beiden Fällen unterscheiden. 10 zeigt das Verfahren der Positionierung des zu bearbeitenden Werkstücks P mit Bezug auf die Flächen 2S und 1S. Dies wird mittels Kolben-Zylinder-Betätigungselementen 51 (in den 10 und 11 gezeigt, in den übrigen Darstellungen der Klarheit halber weggelassen) erzielt, die ein Teil der Ladevorrichtung 31 sind und die beispielhaft als Stäbe 35 gezeigt sind. Wenn das Werkstück auf die Fläche 1S Bezug nehmen muss, muss dieses an der Unterseite der feststehenden oberen Leisten 25B des einzelnen Elements 25 anliegen und zusätzlich hierzu auch an der Seitenfläche jedes Pfostens 25C, von dem die verschiedenen festliegenden Leisten 25B der Feststellelemente 25 ein Teil sind.
Die Sequenz der 10A, 10B und 10C zeigt, wie dieser Vorgang der Bezugnahme und Positionierung des Werkstücks erfolgt. In der 10A wird ein Werkstück P von den Stäben 35 (in der 10 nicht gezeigt) vor den Feststellelementen 25 getragen. Diese werden von links nach rechts (in der Darstellung) mit einer Bewegung gemäß f19 entlang der numerischen Steuerachse Y des Wagens 19 translatorisch bewegt. Durch diese Bewegung schlagen die Pfosten 25C der Feststellelemente 25 an das von den Stäben 35 getragene Werkstück P. Stoppflächen 51A werden durch die Stangen der Kolben-Zylinder-Betätigungseinrichtungen 51 dazu gebracht, das Werkstück P gegen die Flächen der Pfosten 25C auf das Werkstück selbst gerichtet, zu drücken, sodass dieses korrekt an allen Pfosten 25C der unterschiedlichen Feststellelemente 25 anliegt.
Die darauf folgende Anhebebewegung des unteren Stößels 25A zwängt das Werkstück P gegen die untere Fläche der feststehenden Leiste 25B des einzelnen Elements 25. Innerhalb der Kolben-Zylinder-Betätigungselemente 51 besteht ein relativ begrenzter Druck des Arbeitsfluids, sodass das Werkstück P korrekt angeordnet und gegen die Pfosten 25C für eine korrekte Bezugnahme des Werkstücks selbst gezwängt wird.
11 zeigt, wie ein Werkstück P symmetrisch zu dem in den 10A–10C dargestellten Sequenz positionierten Werkstück korrekt zu den Referenzflächen 1D und 2D positioniert ist. In diesem Fall ist das Werkstück P noch präsentiert, von den Stäben 35 vor den Feststellelementen 25 getragen. Diese sind mit vertikalen Stößeln 57 parallel zu den Pfosten 25C befestigt und in der 11 gezeigt, jedoch der Klarheit der Zeichnung halber in den übrigen Darstellungen weggelassen. Die vertikalen Stößel 57 sind gemäß dem Doppelpfeil f57 beweglich und werden durch das Kolben-Zylinder-Betätigungselement 59 durch den das Werkstück tragenden Querschlitten 23 oder durch die Feststellelemente 25 gebracht.
Um das Werkstück P korrekt mit Bezug auf die Flächen 2D und 1D zu positionieren, werden die Kolben-Zylinder-Betätigungselemente 51 mit den Stößeln 51A in einer Einstellposition festgestellt und nach unten verschlossen, wodurch der Druck des Fluids innerhalb des Kolben-Zylinder-Betätigungselements 51 auf einem Wert gehalten wird, der auf das Werkstück P eine Reaktionskraft ausüben kann, die größer als der Druck ist, welcher durch die Betätigungselemente 59 auf das Werkstück selbst ausgeübt wird.
Die Bewegung des Wagens 19 (11A, 11B) entlang der numerisch gesteuerten Achse Y gemäß dem Pfeil f19 und die Bewegung gemäß dem Pfeil f57 in derselben Richtung der Stößel 57 bringt das Werkstück P dazu, dass es an den Stößeln 51A anschlägt, die den Stäben der Kolben-Zylinder-Betätigungselemente 51 zugeordnet sind, wie dies in der 11B gezeigt ist. Da der Druck in den Zylindern 51 hoch ist, ziehen die Zylinderstangen die Referenzfläche nicht heraus, sondern halten sie aufrecht, die in diesem Fall in der korrekten Referenzposition durch die Frontseite der Stößel 51A auf die Pfosten 25A gewandt, gebildet ist. Eine weitere Bewegung des Wagens 19 gemäß f19 bringt die Vorrichtung in die Position gemäß 11C mit dem Herausziehen des Stößels 57 infolge des Vorherrschens der Druckkraft der Betätigungselemente 51 gegenüber der Druckkraft der Betätigungselemente 59, die in dieser Phase im Wesentlichen als pneumatische Federn wirken. Das Anheben der unteren Stößel 25A drückt dann das Werkstück P zur Anlage an die oberen Leisten 25B der Einzelfeststellelemente 25. Durch diese Sequenz wird ein zu bearbeitendes Werkstück P durch seine Flächen 1D und 2D korrekt auf die unteren Flächen der oberen Leiste 25B jedes Feststellelements 25 und auf die vertikale Fläche des einzelnen Stößels 51A bezogen.
Das anhand der 11A–11C beschriebene Verfahren zum Positionieren des Werkstücks kann nicht nur für den Fall von rechten und linken Werkstücken wie beim gezeigten Beispiel (4A, 4B) verwendet werden. Es kann auch dann verwendet werden, wenn das zu bearbeitende Werkstück eine Bearbeitung zeigt, die eine beträchtliche Länge entwickelt, und typischerweise so weit wie ein Ende des Werkstücks selbst. Beispielsweise könnte im Fall eines Hohlraums oder einer Nut S diese sich bis zu dem Ende des Werkstücks P erstrecken, an dem der Zapfen T liegt. In diesem Fall ist es unmöglich, die Referenzfläche (das heißt die Fläche, an welcher die Nut ausgeführt werden muss S) an einer Verifizierungs-, Auflage- oder Anschlagfläche aufzulegen, die mit dem Werkstück bei der Bearbeitung in Kontakt bleibt, da dies den Bearbeitungsvorgang behindern würde. In diesem Fall ist es nützlich, Auflage- oder Verifikationsflächen 51A zu verwenden, die unabhängig von den Feststellelementen sind.
Es ist klar zu ersehen, dass die Zeichnung nur ein Beispiel der Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in vielen Formen und Anordnungen variieren kann, ohne dass sie vom Umfang des Konzepts abweicht, das der Erfindung zugrunde liegt. Jede Anwesenheit von Bezugsziffern in den anhängenden Ansprüchen hat das Ziel der Erleichterung des Lesens der Ansprüche mit Bezug auf die Beschreibung und die Zeichnung und begrenzt nicht den Schutzumfang derselben.

Claims

Ladevorrichtung (31) zum Laden von langen Werkstücken (P) in einen Arbeitsplatz oder in eine Werkzeugmaschine (1) mit einer Kombination aus: einem Magazin (33) für das zu bearbeitende Werkstück (P); einem Träger (35) unterhalb dieses Magazins zur Aufnahme eines einzelnen zu bearbeitenden Werkstücks (P) aus dem Magazin (33); Feststellmitteln (25) zum Feststellen des Werkstücks (P), wobei die Feststellmittel (25) zu dem Magazin (33) bewegbar sind, um sich an dieses anzunähern und das zu bearbeitende Werkstück (P) aus dem Träger (35) herauszunehmen und um sich von diesem weg zu bewegen und die zu bearbeitenden Werkstücke (P) in Richtung auf einen Arbeitsbereich zu transportieren und die bearbeiteten Werkstücke (P1) aus dem Arbeitsbereich heraus zu bewegen; einer Entladevorrichtung (39), die die bearbeiteten Werkstücke (P1) aus den Feststellmitteln (25) herausnehmen kann und um diese in einen Bereich zu transportieren, aus welchem die bearbeiteten Werkstücke (P1) entfernt werden können.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 1, wobei die Feststellmittel (25) entlang wenigstens einer numerischen Steuerachse (Y) bewegbar sind.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 2, wobei diese numerische Steuerachse eine der numerischen Steuerachsen der Werkzeugmaschine oder des Arbeitsplatzes (1) ist, der oder dem die Vorrichtung zugeordnet ist.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Feststellmittel (25) durch einen Querschlitten (23) gehalten sind, der entlang wenigstens einer numerischen Steuerachse (X; Y) bewegbar ist.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 4, wobei die Feststellmittel (25) eine Werkstück-Blockierposition in zum Querschlitten (23) angehobener Relation definieren, um den Zusammenstoß von Werkzeugen eines Aufspannkopfes mit dem Querschlitten (23) zu verhindern.
Vorrichtung (35) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Querschlitten (23) auf einem Wagen (19) getragen wird, wobei der Wagen (19) entlang wenigstens einer numerischen Steuerachse (Y) bewegbar ist, der Querschlitten (23) auf dem Wagen (19) entlang einer weiteren numerischen Steuerachse (X) bewegbar ist, wobei die zwei numerischen Steuerachsen (X, Y) horizontal und vorzugsweise rechtwinklig zueinander liegen.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die weitere numerische Steuerachse (X) eine Achse der Werkzeugmaschine oder des Arbeitsplatzes (1) ist, der oder dem die Vorrichtung (31) zugeordnet ist.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Entladevorrichtung (39) horizontale Führungsstangen aufweist, die den Auflageflächen (41) zugeordnet sind, auf welchen die Stangen das bearbeitete Werkstück (P1) ablegen.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Entladevorrichtung (39) in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu wenigstens einer numerischen Steuerachse (Y), entlang welcher sich die Feststellmittel (25) bewegen, beweglich ist.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Träger (35) für die Werkstücke (P) in einer größeren Höhe als die Entladebahn der bearbeiteten Werkstücke (P1) ist, die durch die Entladevorrichtung (39) ausgeübt wird.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 10, wobei die Feststellmittel (25) eine Feststellung und eine Bearbeitungshöhe des Werkstücks (P) oberhalb der Bahn der Entladevorrichtung (39) definieren.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Feststellmittel (25) in der Höhe einstellbar sind.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Feststellmittel (25) untere vertikal bewegbare Stößel (25A) aufweisen, die mit oberen Leisten (25B) zusammenwirken.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 13, wobei die unteren Stößel (25A) so angeordnet und gesteuert sind, dass sie das bearbeitete Werkstück (P1) auf die Entladevorrichtung (39) absenken, wenn die Entladevorrichtung (39) in einer ausgezogenen Position zum Aufnehmen der bearbeiteten Werkstücke (P1) platziert ist.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Feststellmittel (25) eine Anzahl von horizontal einstellbaren Feststellelementen aufweisen.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 10, wobei die Feststellmittel (25) zwei oder vorzugsweise drei Feststelleinrichtungen aufweisen, die in einem variablen Abstand einstellbar sind.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 2 und 15 oder 2 und 16, wobei die Feststellmittel in einer Richtung rechtwinklig zu der wenigstens einen numerischen Steuerachse (Y) einstellbar sind.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 15, 16 oder 17, wobei jedes der Feststellelemente einen unteren mobilen Stößel (25A) aufweist, der mit einer oberen Leiste (25B) zusammenwirkt.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 18, wobei für wenigstens einige der Feststellelemente die jeweils oberen Leisten (25B) unabhängig voneinander in der Höhe einstellbar sind, wobei die Leisten durch entsprechende Pfosten (25C) gehalten werden.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 4 und 19, wobei die Pfosten (25C) auf dem Querschlitten (23) einstellbar gehalten sind.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einander gegenüberliegenden vertikalen Referenzflächen zum Positionieren symmetrischer Teile.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 21, wobei die erste Referenzfläche durch die Feststellmittel (25) definiert ist.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 19 und 22, wobei eine erste Referenzfläche durch Pfosten (25C) der Feststellelemente definiert ist.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 21, 22 oder 23 mit Betätigungselementen (51), die die Stücke gegen die erste Referenzfläche drücken.
Vorrichtung (31) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei den Feststellmitteln (25) Stößel (57) zugeordnet sind, die die zu bearbeitenden Werkstücke (P) gegen eine zweite Referenzfläche (51A) drücken.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 24 und 25, wobei die zweite Referenzfläche (51A) einstückig mit den Betätigungselementen (51) ist, die das Werkstück (P) gegen die erste Referenzfläche drücken.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 26, wobei die Betätigungselemente (51) Kolben-Zylinder-Betätigungselemente sind, in welchen das Arbeitsfluid mit unterschiedlichen Drucken gehalten ist, gemäß welchen die zwei Referenzflächen verwendet werden, um das Werkstück (P) zu positionieren.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 25, 26 oder 27, wobei die den Feststellelementen zugeordneten Stößel (57) im Außerbetriebszustand eine Position einnehmen, die in Relation zu dem Werkstück (P) und den Feststellelementen (25) ein niedriges Profil hat.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei den Feststellmitteln (25) wenigstens eine Referenzfläche (51A) unabhängig von den Feststellmitteln (25) zugeordnet sind, die so gestaltet und angeordnet ist, dass das festzustellende Werkstück (P) mit seiner eigenen Fläche, an der die zugeordneten Arbeitsvorgänge an dem Werkstück (P) durchzuführen sind, dieser Fläche zugeordnet ist; wobei die Fläche des Werkstücks (P), an der die Arbeitsvorgänge auszuführen sind, nach der Festlegung vollständig frei für die Bearbeitung bleiben.
Vorrichtung (31) nach Anspruch 29, wobei den Feststellmitteln (25) Stößel (57) zugeordnet sind, um das Werkstück (P) gegen diese Referenzfläche unabhängig von den Feststellmitteln (25) zu drücken.
Vorrichtung (31) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Feststellmittel (25) so angeordnet und gesteuert sind, dass sie die Werkstücke (P) während ihrer Bearbeitung halten.
Arbeitsplatz oder Werkzeugmaschine (1) mit: wenigstens einem Aufspannkopf (11); einem Träger (23, 25) für die Werkstücke (P), wobei der Träger (23, 25) und der Aufspannkopf (11) zueinander gemäß einer Anzahl von numerischen Steuerachsen (x, y, z) bewegbar sind; und einer Ladevorrichtung (31) gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.